水的表面张力系数与温度的关系的对比研究
液体表面张力系数与温度的关系的实验研究
第４期
ＮＯ．４
西南师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）
文章编号：１０００—５４７１（２００７）０４—０１１５—０４
２００７年８月 Ａｕｇ．２００７
液体表面张力系数与温度的关系的实验研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｔ ｓｐｏｒｔ ｔｏ ｓｅｔ ｏｕｔ ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｑｕｉｄ；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
庭导热材料，并装上温度传感器．半导体制冷器
胖 和温度传感器与温度控制器相连，从温度传感器
撇 处 理 器
探头（Ｉ。Ｍ３３５）采集来得温度信号与温度控制器上
设定的温度进行比较，来决定温度控制器的输
出，从而改变半导体制冷器的工作方式，达到精 确控制液体温度的目的（图１）．
图１液体温度控制原理图
２）在金属器皿底部装一放水阀门，控制阀门使液面下降，最终使液膜拉断，由于控制水流速度比较容
参考文献(5条) 1.沈元华.陆申龙 基础物理实验 2003 2.杨述武 普通物理实验 2000 3.李椿.章立源.钱上武 热学 1991
水的表面张力与温度的关系
水的表面张力与温度的关系
水是一种与生活息息相关的重要物质，尤其是在化学领域，水的张力在反应中发挥着重要作用。
下面我们先来聊一聊水的表面张力与温度的关系。
一般来说，水的表面张力与温度存在负相关关系，即随着温度的升高，水的表面张力值会逐渐降低。
在室温下，水的表面张力一般在70dyne/cm左右，随着温度的升高，表面张力会快速降低。
在100℃的温度下，水的表面张力就可以低至
50dyne/cm，当温度再提升时，水的表面张力会进一步降低，在最高的温度下，它的张力值可以低至10~20dyne/cm。
实际上，当水温度升高时，表面张力会急剧下降，主要是由于水分子之间会发生变化，它们之间将会更自由地运动，从而降低表面张力。
例如，在正常温度下，水分子以微观距离相互紧密接触，形成一种紧密的表面结构，而且每个水分子向自己相邻的界面分子施加着一种相同的表面张力，最终形成一个囊泡状的表面，从而使得水的表面张力较大。
但当水的温度升高时，水分子之间的微观距离也会增大，它们之间发生的作用就会降低，从而水的表面张力也会降低。
此外，水的温度也会影响内部结构。
在常温下，水分子充分利用极性作用和氢键，形成紧密的网状结构，使水分子之间相互键合，从而形成一个紧密的结构；而在高温下，极性作用和氢键的影响会明显减弱，从而减弱水分子之间的引力作用，使它们变得更自由，结构也越来越不稳定，这就是水温升高导致表面张力下降的原因。
总的来说，随着温度的升高，水的表面张力值会降低，从而影响人们在利用水进行其他反应时的实验结果。
因此，我们在进行实验时，要根据具体情况选择适当的温度，以保证表面张力值的稳定，从而提高实验效果。
水的表面张力随温度表
水的表面张力随温度表
水是地球上最重要的液体，它在生物体（包括人类）的生活中发挥着重要的作用。
然而，这些重要的特性也有一个缺陷：当温度发生变化时，水的表面张力（SFT）也会随之改变，对于一些特定的应用来说，这可能是一个问题，因此我们需要了解水的SFT随温度变化的情况。
首先，我们可以从物理层面看到，水分子之间的相互作用是水的表面张力大小的关键因素。
此外，水分子与表面上的各种物质的相互作用也会影响水的SFT。
因此，当温度发生变化时，水分子之间的作用力以及水分子与表面上物质之间的相互作用力都会发生变化，从而导致水的SFT也会发生变化。
研究表明，水的表面张力在低温下（特别是在15℃以下）会降低，在高温下（特别是在80℃以上），表面张力也会升高。
因此，当温度从15℃到80℃的范围内发生变化时，水的表面张力也会发生变化，具体情况如下：
温度15℃时，水的表面张力约为72mN/m；
温度30℃时，水的表面张力约为70mN/m；
温度50℃时，水的表面张力约为68mN/m；
温度70℃时，水的表面张力约为64mN/m；
温度80℃时，水的表面张力约为60mN/m。
此外，水的表面张力也受其他因素的影响，如溶液的浓度，溶液中离子的种类和数量，因此它们也会影响水的表面张力。
本文所介绍的水的表面张力随温度变化的表彰，可以帮助我们更好地了解水的表面张力与温度之间的关系，从而有助于我们更好地利用水这种重要的特性。
因此，学习和理解水的表面张力随温度变化的规律，对我们利用水的特性具有重要的意义。
水的表面张力系数与温度的新关系式研究
本研究旨在探讨水的表面张力系数与温度之间的关系。通过收集大量实验数据，并运用线性和非线性二次拟合分析方法，我们成功得出了水表面张力系数与温度之间的新型关系式。研究结果显示，在0-30℃的温度范围内，实验值与公认值的偏差较小，且实验值的拟合计算值与公认值高度吻合。特别值得一提的是，二次拟合的精确度明显高于线性拟合。随着温度的升高，水的表面张力系数呈现出下降的趋势，这主要是由于温度升高导致分子热运动加剧，液体分子平均间距增大，从而减小了液体分子之间的吸引力。然而，在30-80℃的温度范围内，由于数据点相对较少，实验值与公认值的偏差有所增大。尽管如此，我们所得出的新型关系式仍可为工程应用和科学研究提供有价值的参考。
液体表面张力系数随杂质浓度和液体温度变化的研究
液体表面张力系数随杂质浓度和液体温度变化的研究
一．实验目的
1．加深对液体表面张力的理解，设计和研究液体表面张力随杂质浓度及温度变化的规律。
2．通过实验的设计，培养和加强科学素质，树立工程意识。
二．实验仪器
乔利秤，门型框，游标卡尺，玻璃烧杯，温度计，砝码，纯净水等。
三．实验原理
当门型框刚好浸入液体时，其长度L将液体表面分成两个部分，随着漏斗烧杯中的水不断流出门型框受到接近与液体表面垂直的拉力，既是水的表面张力，根据F=oL其中o为液体表面的张力系数，求出F和门型框长度即可求出液体的表面张力系数，改变液体的温度或者是杂质浓度，计算出各个浓度温度下的张力系数。
四．实验步骤
1.测量弹簧劲度系数
分组逐差法
计算：
2.门型框的宽度
用游标卡尺对门型框的高度进行测量
3．改变液体中白糖的浓度用拉脱法纪录下试验开始前的主尺读数，及拉托前的主尺读数。
并取差得出试验开始时和拉脱时弹簧的伸长量
4在液体的浓度不变的情况下，改变液体的温度用拉脱法记录下实验开始前的主尺读数和拉脱时的主尺读数，并取差得出试验开始时和拉脱时弹簧的伸长量。
采用作图法对液体表面张力系数与浓度进行绘图：采用作图法对液体表面张力系数与浓度进行绘图：
误差分析：
乔力秤的读数（以及各个读数误差），不完全水膜的张力，水膜的重力。
温度和压力对表面张力的影响
三、温度和压力对表面张力的影响可以从两个方面解释温度对表面张力的影响。
一是温度对液体分子间相互作用力的影响。
随着温度升高，分子热运动加剧，动能增加，分子间引力减弱，从而使得液体分子由内部到表面所需的能量减少。
二是温度变化对表面两侧的体相密度的影响。
温度升高，与表面层相邻的两体相的密度差变小，故表面张力减少。
此二因素在宏观上均表现为温度升高表面张力下降。
表12-1列出一些纯液体在不同温度下的表面格力温度系数值。
表示液体表面张力与温度关系的经验公式是(12-10)其中T为绝对温度。
γ。
可视为绝对零度时的表面张力，是一与体系有关的经验常数。
b也是一个随体系而变的常数，其值与液体的临界温度有关。
由于在临界温度T c时，界面消失，表面张力为零，因此代入（12-10）得(12-11)考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零，Ramsay 和Shields 建议改用下列经验公式：(12-12)其中M为液体的摩尔质量，υ为比容，k为常数。
Van der Walls 从热力学角度改进了（12-11），得出(12-13)指数n一般为接近 1 的常数。
液体金属的n为1，有机物的n约为 1.21 。
另一类表面张力-温度关系表达式为多项式，(12-14)例如，Harkins 测定的水表面张力和力与温度关系被表示为(12-15)式中t为摄氏温度。
此式的适用温度范围是10－60℃。
由于表面张力与压力关系的实验研究不易进行，因此，压力对表面张力的影响问题要复杂得多。
一般情况下，增加体系的压力，气体在液体表面上的吸附和在液体中溶解度增大，因此，表面张力下降。
青年人首先要树雄心，立大志，其次就要决心作一个有用的人才。
23摄氏度水的张力系数
23摄氏度水的张力系数
23摄氏度时水的表面张力系数是0.07275牛顿每米（N /m）。
这个值是通过实验测定的，它表示在23摄氏度时，水分子在液体表面形成的单位长度的表面自由能。
表面张力系数是一个物质的物理性质，它随温度的变化而变化。
在不同的温度下，水的表面张力系数会有所不同。
例如，在21摄氏度时，水的表面张力系数是0.2牛顿每米，而在25摄氏度时，它的值会稍有降低。
surface tension coefficient at 23°C is 0.07275 N /m. This value is determined experimentally and re presents the surface free energy per unit length of water molecules at 23°C. The surface tension coef ficient is a physical property of a substance that v aries with temperature. At different temperatures, t he surface tension coefficient of water will be diffe rent. For example, at 21°C, the surface tension coe fficient is 0.2 N/m, and at 25°C, it is slightly lower.。
蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究
楚雄师范学院本科生毕业论文题目：蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究系（院）：物电系专业：物理学（师范）学号：20091041206学生姓名：张俊伟指导教师：颜茜职称：副教授论文字数：4516完成日期：2013 年 5 月教务处印制楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明：呈交的毕业论文“蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究”，是由本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果除了文中已经引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已发表或撰写过的研究成果对本论文的研究所做出帮助的个人和集体，已在论文中作了的说明并表达了谢意。
本声明的法律责任由本人承担毕业论文作者签名：日期：2013年5月6日目录摘要 (I)关键词 (I)Abstact (II)Keywords.............................................................................................................I I 1．引言 (1)2．实验原理 (1)2．1液体表面张力系数的含义 (1)2．2毛细管法测定液体表面张力系数的原理 (2)3．实验部分 (4)3．1实验装置与方法 (4)3．2实验步骤 (5)3．3实验数据及计算 (6)3．4数据绘图分析 (8)4．结束语 (9)参考文献 (9)致谢 (10)蒸馏水表面张力系数随温度变化关系的研究摘要：本文对蒸馏水表面张力系数随温度变化的关系进行了研究，具体是利用恒温装置控制蒸馏水处于一定温度下，采用毛细管上升法测量了不同温度下蒸馏水的表面张力系数，得到了蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系曲线，实验结果表明，在所测量的温度范围（30-90℃）内，蒸馏水的表面张力系数与温度之间近似呈线性关系针对实际情况实验中还对毛细管上升法测量液体表面张力系数的方法做了两点改进。
蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究
楚雄师范学院本科生毕业论文题目：蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究系（院）：物电系专业：物理学（师范）学号： 20091041206学生姓名：张俊伟指导教师：颜茜职称：副教授论文字数： 4516完成日期： 2013 年 5 月教务处印制楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明：呈交的毕业论文“蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究”，是由本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果除了文中已经引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已发表或撰写过的研究成果对本论文的研究所做出帮助的个人和集体，已在论文中作了的说明并表达了谢意。
本声明的法律责任由本人承担毕业论文作者签名：日期：2013年5月6日目录摘要 I关键词 IAbstact IIKeywords II1．引言 12．实验原理 12．1液体表面张力系数的含义 12．2毛细管法测定液体表面张力系数的原理 23．实验部分 43．1实验装置与方法 43．2实验步骤 53．3实验数据及计算 63．4数据绘图分析 84．结束语 9参考文献 9致谢 10蒸馏水表面张力系数随温度变化关系的研究摘要：本文对蒸馏水表面张力系数随温度变化的关系进行了研究，具体是利用恒温装置控制蒸馏水处于一定温度下，采用毛细管上升法测量了不同温度下蒸馏水的表面张力系数，得到了蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系曲线，实验结果表明，在所测量的温度范围（30-90℃）内，蒸馏水的表面张力系数与温度之间近似呈线性关系针对实际情况实验中还对毛细管上升法测量液体表面张力系数的方法做了两点改进。
关键词：液体表面张力系数毛细现象毛细管上升法恒温水浴加热锅Study on the relationship between the liquid surface tensioncoefficient varies with temperatureistilled watersurface tension coefficient with the temperature change， concrete is in certain temperature thermostat control with distilled water， the capillary rise method measuring the coefficient of surface tension of distilled water at different temperature curves of distilled water，surface tension coefficient and temperature were obtained， the experimental results show that， in the the measured temperature range (30-90 ℃)， between the coefficient of surface tension of distilled water and the temperature is approximately linear relationship. According to the actual situation in the experiment method of capillaryrise method for measuring the liquid surface tension coefficient have been improved.Keywords: The liquid surface tension coefficient; Capillary phenomenon; Capillary rise method;Constant temperature water bath heating pot液体表面张力系数随温度变化关系的研究1 引言液体的表面存在张力，表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数，在表面物理、表面化学、医学等领域中具有重要的意义，所以，测量液体表面张力系数具有重要的意义。
海水表面张力系数与浓度、温度关系的实验研究
海水表面张力系数与浓度、温度关系的实验研究作者：赵鲁梅，康小平来源：《黑龙江工业学院学报（综合版）》 2017年第8期赵鲁梅，康小平（海南热带海洋学院海洋科学技术学院，海南三亚572022）摘要：利用硅压力敏传感器采用拉脱法进行海水表面张力系数的测量。
取三亚海域的海水浓度作为参考，将NaCl溶液的浓度选在1%~9%。
利用Origin软件对数据进行数值分析和模拟，结果表明，在恒定温度时，食盐水表面张力系数与浓度呈正线性相关，其随浓度增加略有增大；α海水＞α食盐水＞α纯水；在低温区，纯水、3.38%海水和5%食盐水的表面张力系数与温度呈负线性关系，并给出了表面张力系数随温度变化的近似表达式。
关键词：表面张力系数；海水；食盐水；浓度；温度中图分类号：O4-33文献标识码：A海南是中国海洋面积最大的省份，管辖的海域面积约200万平方千米，海水表面张力、重力与外力共同作用产生了波浪，波浪所蕴藏的能量（即波浪能）是一种取之不竭的可再生清洁资源。
同时，海南作为岛屿型省份，水资源天然存续能力弱，周边岛礁岛屿分散，水资源短缺，严重影响了居民的生产和生活，发展海水淡化可作为应急保障和岛屿的重要水源。
而海水的表面张力是海水的一种重要的物理化学性质，对于波浪能的开发利用、海水净化淡水及海洋溢油污染等具有一定的实际意义。
用硅压力敏传感器采用拉脱法测量液体表面张力系数的设备简单，方法直观，原理清晰，是实际研究中常采用的方法。
［1-3］本试验采用拉脱法观察海水、NaCl溶液在不同浓度和温度下的表面张力，并利用Origin软件对试验数据进行数值分析和模拟。
1实验1.1仪器材料YJ-YLY-1压力传感器特性及应用综合实验仪，金属片框，砝码，镊子，游标卡尺，螺旋测微器，温度计，电子秤，烧杯，量筒，搅拌棒，纯水，NaCl晶体，盐度计。
1.2实验方法将一洁净的金属片框固定在10g力敏传感器上，将框竖直地缓缓浸没入待测液体中，令框底面保持水平，然后缓慢地顺时针转动千分尺，使液面下降。
水表面张力系数温度变化率的精确计算
水表面张力系数温度变化率的精确计算
水表面张力系数温度变化率的精确计算
投稿时间：2011-09-20 10:43:47 投稿人：吴义彬【字号：大中小】
本人在黄昆教授“表面张力【1】”与“关于韩康琦同志所提意见的说明【2】”等文章的启示下，经多年的自由探索，推导出了液体表面张力系数的理论公式【3】：
(1)
(其中Dit 是液体的密度，Dgt 是液体饱和蒸汽的密度，α为与液体种类相关的常量)，由(1)式即可得到液体表面张力系数温度变化率η 的数学表达式【3】：
(2)
上式表明：液体表面张力系数的温度变化率η，只是温度、液体密度与饱和蒸汽密度的函数。
是不含任何待定常数的纯理论公式。
对不同温度区间的水，由上式具体计算的值η与由实验值α'直接计算得到的η'相比较，列如下表【3】：
表中数据表明：纯理论公式(2)，不仅真实地反映了水的表面张力系数随温度的升高而减小的客观规律(负温度变化率)，而且理论计算值η与由实验测量值计算的η'相比较，数值上也吻合得很好。
有力地验证了：(2)式精确地描述了水表面张力系数随温度的变化而变化的客观规律，符合自然运作所遵循的法则。
(1)式和(2)式，无论是对工程热物理学科，还是对实际工程应用领城，都具有潜在的实际应用价值。
参考文献：
[1] 黄昆，表面张力，物理通报，1953年4月 155頁。
[2] 黄昆，关于韩康琦同志所提意见的说明，物理通报，1955年11月 702页。
[3] 吴义彬.饱和蒸汽压下单元液体的物态方程及其应用[J].江西科学,2010,28(5):593.
我要讨论。
温度和压力对表面张力的影响
三、温度和压力对表面张力的影响可以从两个方面解释温度对表面张力的影响。
一是温度对液体分子间相互作用力的影响。
随着温度升高，分子热运动加剧，动能增加，分子间引力减弱，从而使得液体分子由内部到表面所需的能量减少。
二是温度变化对表面两侧的体相密度的影响。
温度升高，与表面层相邻的两体相的密度差变小，故表面张力减少。
此二因素在宏观上均表现为温度升高表面张力下降。
表12-1列出一些纯液体在不同温度下的表面格力温度系数值。
表示液体表面张力与温度关系的经验公式是(12-10)其中T为绝对温度。
γ。
可视为绝对零度时的表面张力，是一与体系有关的经验常数。
b也是一个随体系而变的常数，其值与液体的临界温度有关。
由于在临界温度T c时，界面消失，表面张力为零，因此代入（12-10）得(12-11)考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零，Ramsay 和 Shields 建议改用下列经验公式：(12-12)其中M为液体的摩尔质量，υ为比容，k为常数。
Van der Walls 从热力学角度改进了（12-11），得出(12-13)指数n一般为接近 1 的常数。
液体金属的n为 1，有机物的n约为 1.21 。
另一类表面张力-温度关系表达式为多项式，(12-14)例如，Harkins 测定的水表面张力和力与温度关系被表示为(12-15)式中t为摄氏温度。
此式的适用温度范围是 10－60℃。
由于表面张力与压力关系的实验研究不易进行，因此，压力对表面张力的影响问题要复杂得多。
一般情况下，增加体系的压力，气体在液体表面上的吸附和在液体中溶解度增大，因此，表面张力下降。
水的表面张力系数与温度的关系的对比研究
水的表面张力系数与温度的关系的对比研究胡粉娥;魏生贤;时有明;李栋玉【摘要】温度是影响液体表面张力系数的主要因素之一.为便于测试对比和工程应用,该文对9个关系式的计算值αi(i=1,2,…,9)与公认值α0的偏差和百分误差进行了对比研究.结果显示,α1,α2,α3与α0间的偏差和百分误差最大,不宜用于水的表面张力系数的计算.0～30℃之间,α4,α9与α0的偏差和百分误差较小,分别在[0.00,0.13] mN/m,[-0.18,-0.13] mN/m和0.00％～0.17％、-0.25％～-0.17％之间;0～100℃之间,α5,α6与α0的偏差和百分误差非常小,分别在[-0.017,0.083] mN/m,[0.041,0.176] mN/m和-0.03％～0.13％,0.06％～0.23％之间.进一步研究发现,0～100℃之间,新的组合关系式α10=(αα9+α9)/2的计算值与公认值的偏差和百分误差最小,分别在[-0.099,-0.015] mN/m和-0.12％～-0.02％之间,此式亦为水的表面张力系数计算的最佳关系式.【期刊名称】《曲靖师范学院学报》【年(卷),期】2015(034)003【总页数】4页(P7-10)【关键词】水;表面张力系数;温度;关系式;对比研究【作者】胡粉娥;魏生贤;时有明;李栋玉【作者单位】曲靖师范学院化学化工学院,云南曲靖655011;曲靖师范学院物理与电子工程学院,云南曲靖655011;曲靖师范学院物理与电子工程学院,云南曲靖655011;曲靖师范学院物理与电子工程学院,云南曲靖655011【正文语种】中文【中图分类】O414.1由于液体分子力的作用，液体表面具有收缩的趋势．这种趋势可用液体表面张力加以表征，它的大小可用液体表面张力系数加以描述．液体表面张力在工业、农业、医学、热学、化学、冶炼、化工和日常生活等领域有着重要的应用．因此，液体表面张力系数的理论和实验研究已成为重要研究课题之一．温度是影响液体表面张力系数的重要因素之一．随着温度的升高，分子热运动加剧，分子间的吸引力减小，液体表面张力系数呈现出下降趋势．近年来，相关学者对水的表面张力系数与温度的关系进行了实测研究［1－8］，获得了大量研究成果．但部分结果与公认值的偏差较大．其次，实验教科书［9－15］上提供的公认值对应的温度间隔较大，数据较少，难以获得期望温度下的表面张力系数，不利于测试对比和工程应用．再者，各经验关系式的计算值与公认值间的偏差和百分误差的研究较为鲜见，导致难以选取合适的关系式进行计算和应用．为便于测试对比和工程应用，该文对文献中提供的关系式的计算值与公认值的偏差和百分误差进行了对比研究．在此基础上，文中给出了偏差和百分误差较小的、适合不同温度范围内的水的表面张力系数的计算公式．进一步研究发现，其中两个公式计算值的平均值与公认值间的偏差和百分误差更小，且适合0～100℃范围内水的表面张力系数的计算．1 水的表面张力系数与温度的关系为便于测试比较和工程应用，许多研究者对水的表面张力系数进行了实验测试，并将测试结果与温度的关系进行了线性和非线性二次拟合分析．研究结果如表1所示．表中αi(i=1，2，3…，9)表示水的表面张力系数(mN/m)，t表示水的温度(℃)．对于α4、α5和α6，文献中只提供了关系式，未提供其它信息;其余关系式的相关性较好，相关系数均大于0.95;α9的相关系数为二次拟合的相关系数 R2，故为正值．α1、α2、α3、α7和α9还提供了关系式拟合的温度范围和温度间隔．但α7的温度间隔较大，为20℃．2 关系式的偏差与百分误差分析表1给出了9个关于水的表面张力系数与温度的关系式，但这些关系式的计算结果相差较大，难以比较它们之间的可靠性和精度．下面将9个关系式的计算值与水的表面张力系数的公认值进行比较，以分析各关系式的优劣．实验教科书［9－15］给出了0 ～100℃下与空气接触的水的表面张力系数的公认值，如表2所示．由表2可知，0～29℃范围内有20个数据点，30～100℃之间数据点较少、每隔10℃仅有一个数据点，总计28个数据点．各关系式的计算值αi与公认值α0的偏差如图1、图2和图3所示．αi与α0之间的相对百分误差Er=(αi－α0)/α0×100%如图4所示．表1 水的表面张力系数与温度的关系images/BZ_161_233_985_2125_1031.pngα1=80.33－0.1497t －0.999512 ～92 4 ［2］α2=80.70－0.1586t －0.9996 16 ～ 76 2 ［2］α3=80.70－0.159t －0.9996 20 ～ 60 5 ［6］α4=75.75 －0.15t ［16］α5=75.668－0.1396t－0.0002885t2 ［17］α6=75.796－0.1451t－0.00024t2 ［18］α7=75.25－0.169t －0.9998 20 ～ 80 20 ［19］α8=74.01－0.156t －0.9970 ［20］α9=75.45067－0.13326t－5.26468×10－4 t2 0.9576 5 ～ 80 ［21］表2 各温度下水的表面张力系数的公认值images/BZ_161_233_1581_2125_1627.pngα0(mN/m)75.62 74.9 74.76 74.48 74.2 74.07 73.92 73.78 73.64 73.48 73.34 73.2 73.05 72.89 t(℃) 2021 22 23 24 25 30 40 50 60 70 80 90 100 α0(mN/m)72.75 72.6 72.44 72.28 72.12 71.96 71.15 69.5567.9 66.17 64.41 62.6 60.74 58.84图 1 显示，α1，α2，α3的计算值比公认值偏大，与α0间的偏差相对较大，在［4.59，6.52］mN/m 间．图 2 显示，α4，α7，α8、α9与α0的偏差较小，在［－1.98，1.91］mN/m 之间．α4的计算值比α0稍偏大，α7，α8，α9计算值比α0偏小．0 ～30℃之间，α4，α7，α9与α0的偏差相对较小，分别在［0.00，0.13］mN/m，［－0.97，－0.37］mN/m，［－0.18，－0.13］mN/m 之间，可信度较高．30～100℃之间，随着温度的升高，α4与α0间的偏差向正方向增大，而α9与α0间的偏差向负方向增大，分别在［0.10，1.91］mN/m 和［－1.98，－0.17］mN/m之间．α7与α0间的偏差先向负方向增加，然后减小，在［－1.10，－0.49］mN/m之间波动．0～21℃之间，α8与α0间的偏差随温度的增大而向负方向增大;21～100℃之间则随温度的增大而减小，分别在［－1.87，－1.61］mN/m和［－1.86，－0.43］mN/m之间．由图3可知，α5，α6与α0间的偏差非常小，分别在［－0.017，0.083］mN/m 和［0.041，0.176］mN/m之间．图1 α1，α2，α3与α0的偏差图2 α4，α7，α8，α9与α0的偏差图3 α5，α6与α0的偏差图4 αi(i=1，2，3…，9)的百分误差由上述分析可知，0～100℃之间，α5与α0间的偏差最小，α6与α0间的偏差次之．0～30℃之间，α4，α9与α0的偏差相对较小，基本上相同;α7与α0的偏差次之．但这些偏差均较小，均可接受，可直接利用相关公式计算相应温度范围内的水的表面张力系数．α1，α2，α3与α0间的偏差非常大，均大于4.50mN/m，不宜用于水的表面张力系数的计算．由图4 可知，0 ～100℃之间，α1，α2，α3与α0间的百分误差在6.23%与11.08%之间;α7，α8与α0间的百分误差分别在－1.62% ～－0.49%和－2.56% ～－0.73%之间;α4，α9与α0间的百分误差分别在0.00% ～3.25%和－3.37% ～－0.17%之间;α5，α6与α0的百分误差分别在－0.03% ～0.13%和0.06% ～0.23%之间．0 ～30℃之间，α4，α5，α6，α9与α0的百分误差分别在0.00% ～0.17%，0.01% ～0.10%、0.06% ～ 0.23%和－0.25% ～－0.17%之间．百分误差进一步证实了0～30℃之间，α4，α5，α6和α9的计算值的精确度和可靠性较高;0～100℃之间，α5和α6的计算值的精确度最高，均可用于计算相应温度范围内水的表面张力系数．α1，α2，α3与α0间的百分误差最大，不宜用于计算水的表面张力系数．由图2和图4可知，α4和α9与α0的偏差和百分误差基本上以0 mN/m或0.00%为轴对称地分居正负两侧．为了减小误差，可构造一个新的组合关系式用于计算水的表面张力系数:由此可得α10与α0的偏差和百分误差在［－0.099，－0.015］mN/m 和－0.12% ～－0.02%之间．α10与α0的偏差和百分误差均较小，可直接用于水的表面张力系数的计算．3 结论1)分析了水的表面张力系数的关系式α1～α9的计算值与公认值间的偏差和百分误差．2)α1，α2，α3与α0间的偏差和百分误差最大，分别在［4.59，6.52］mN/m和 6.23% ～11.08%之间，不宜用于计算水的表面张力系数．3)0 ～30℃之间，α4，α9与α0的偏差和百分误差相对较小，分别在［0.00，0.13］mN/m，［－0.18，－0.13］mN/m和 0.00% ～ 0.17%，－0.25% ～－0.17%之间，可信度较高，可直接用于此温度范围内水的表面张力系数的计算．4)0 ～100℃之间，α5、α6与α0的偏差和百分误差非常小，分别在［－0.017，0.083］mN/m、［0.041，0.176］mN/m和－0.03% ～ 0.13%、0.06% ～0.23%之间．关系式的计算值与公认值高度吻合．5)0～100℃之间，新的组合关系式α10与α0的偏差和百分误差最小，分别在［－0.099，－0.015］mN/m和－0.12% ～－0.02%之间，此式为计算水的表面张力系数的最佳关系式．参考文献:【相关文献】［1］代伟．对FD－NST－I型液体表面张力系数测量仪的改进［J］．物理实验，2011，31(10):29－32．［2］朱海，邓若鹏，陈元杰．设计控温装置研究液体表面张力系数与温度的关系［J］．物理实验，2009，29(7):40－42．［3］谭兴文．液体表面张力系数与温度的关系的实验研究［J］．西南师范大学学报(自然科学版)，2007，32(4):115－118．［4］张娟利．液体表面张力系数与温度关系的实验研究［J］．兴义民族师范学院学报，2013，(3):100－102．［5］任文辉，林智群，彭道林．液体表面张力系数与温度和浓度的关系［J］．湖南农业大学学报(自然科学版)，2004，30(1):77 －79．［6］冯露，代伟．一种测定液体表面张力系数与温度关系的实验装置［J］．计量与测试技术，2009，36(4):60－61．［7］梅策香，王广平，柳钰．液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究［J］．咸阳师范学院学报，2008，23(6):21 －22．［8］黄红云，曹洪亮．液体表面张力系数随温度升高而减小的定量证明［J］．常州工学院学报，2006，19(4):51－52．［9］代玉萍，王福芳，王时彪．大学物理实验［M］．北京:兵器工业出版，2006:4．［10］葛松华，唐亚明．大学物理实验教程［M］．北京:电子工业出版社，2004:3．［11］彭瑞明．大学物理实验［M］．广州:华南理工大学出版社，2004:9．［12］冯朝岭，潘建斌．大学物理实验［M］．成都:电子科技大学出版社，2004:7．［13］唐远林，朱肖平．新编大学物理实验(上册)基础性实验(第 2版)［M］．重庆:重庆大学出版社，2004:3．［14］黄英才．大学物理实验［M］．重庆:重庆大学出版社，2002:7．［15］曾仲宁，王秀力．大学物理实验［M］．北京:中国铁道出版社，2002:4．［16］詹强，张道清，陈霞．拉脱法测定液体表面张力系数的实验研究［J］．湛江师范学院学报，2009，30(6):64－67．［17］K．SBirdi．Handbook of Surface and Colloid Chemistry［M］．Boca Raton，Florida:CRC Press LLC，1997:92．［18］梁小冲，于白茹，何原，等．液体表面张力测量仪器的改进［J］．实验科学与技术，2013，11(3):13 －15．［19］闫昕，梁兰菊，孙长文．液体表面张力系数测定仪的改进［J］．枣庄学院学报，2013，30(2):65－70．［20］李芳菊．液体表面张力系数的激光衍射测量法［J］．渭南师范学院学报，2013，28(9):30 －32．。
温度和压力对表面张力的影响
三、温度和压力对表面张力的影响可以从两个方面解释温度对表面张力的影响。
一是温度对液体分子间相互作用力的影响。
随着温度升高，分子热运动加剧，动能增加，分子间引力减弱，从而使得液体分子由内部到表面所需的能量减少。
二是温度变化对表面两侧的体相密度的影响。
温度升高，与表面层相邻的两体相的密度差变小，故表面张力减少。
此二因素在宏观上均表现为温度升高表面张力下降。
表12-1列出一些纯液体在不同温度下的表面格力温度系数值。
表示液体表面张力与温度关系的经验公式是(12-10)其中T为绝对温度。
γ。
可视为绝对零度时的表面张力，是一与体系有关的经验常数。
b也是一个随体系而变的常数，其值与液体的临界温度有关。
由于在临界温度T c时，界面消失，表面张力为零，因此代入（12-10）得(12-11)考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零，Ramsay 和Shields 建议改用下列经验公式：(12-12)其中M为液体的摩尔质量，υ为比容，k为常数。
Van der Walls 从热力学角度改进了（12-11），得出(12-13)指数n一般为接近 1 的常数。
液体金属的n为1，有机物的n约为 1.21 。
另一类表面张力-温度关系表达式为多项式，(12-14)例如，Harkins 测定的水表面张力和力与温度关系被表示为(12-15)式中t为摄氏温度。
此式的适用温度范围是10－60℃。
由于表面张力与压力关系的实验研究不易进行，因此，压力对表面张力的影响问题要复杂得多。
一般情况下，增加体系的压力，气体在液体表面上的吸附和在液体中溶解度增大，因此，表面张力下降。
青年人首先要树雄心，立大志，其次就要决心作一个有用的人才。
激光衍射法研究液体的表面张力与温度的关系
液体由于表面张力的作用而具有自发收缩成球 状的趋势。表面张力的大小, 可用表面张力系数来 描述。影响表面张力系数的因素主要有二 [ 1 - 2 ] : 一 是温度, 温度越高表面张力系数越小; 二是在液体中 加入杂质可显著改变表面张力系数。在实践中, 液 体自发收缩成球状的现象有时对工农业生产是不利 的。例如, 在喷洒农药时, 药液在液面上收缩成液滴 将影响叶片对农药的吸收, 因此必须减小液滴的表 面张力系数使液滴在液面上呈延展分布。减小液体 表面张力最有实用意义的。
3 实验结果 试验所用 的液 体为纯 净 水, 纯净 水的 温度 从
70! 调整到 20! , 表面波的频率始终是 200H Z, 在 观察屏上出现反衬度很高的衍射光斑, 用 CCD获取 衍射图样, 计算机扫描求出 + 1, - 1 级衍射光斑中
图 3 实验原理
心的距离。实验数据见表 1。
表 1 表面张力与温度的测量数据
波对光形成了位相型光栅。图中 !为入射光线相对 于水平面的入射角, !- ∀为衍射角。∀为亮条纹的
波激发器在液体表面激发表面波, 从 H e- Ne激光 器发出的激光以一定掠射角 (本实验掠射角为 0. 14 弧度 )入射在液体表面波上。入射的激光经波面反
液体表面张力系数与温度的关系的实验研究
液体表面张力系数与温度的关系的实验研究
谭兴文
【期刊名称】《西南师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(032)004
【摘要】通过实验方法研究了液体表面张力系数与温度的关系,并从分子热运动的观点出发,结合分子间作用力的关系进行了论证.得出了液体的表面张力系数与温度呈递减关系.
【总页数】4页(P115-118)
【作者】谭兴文
【作者单位】西南大学,物理科学与技术学院,重庆,400715
【正文语种】中文
【中图分类】G642.423
【相关文献】
1.一种测定液体表面张力系数与温度关系的实验装置 [J], 冯露;代伟
2.利用拟合软件分析液体表面张力系数与浓度、温度的关系 [J], 张富强;王春香;胡琳;张志远;胡宝月;王耀祖
3.液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究 [J], 梅策香;王广平;柳钰
4.液体表面张力系数与温度关系的实验研究 [J], 张娟利;
5.液体表面张力系数与温度关系的实验研究 [J], 张娟利
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液体表面张力和温度
不同液体表面张力不同，是由于它们有不同的摩尔体积、分子极性和分子力.分子间作用力越大，密度越大，越不容易蒸发的液体，其表面张力越大，比如：水分子是由氢键缔合的，因此水的表面张力较大.液态汞原子是由金属键缔合的，其表面张力更大.一般液体表面张力系数约为40×10-3N/m左右.什么是表面张力？表面张力是一种特殊的力，它是液体(纯净液体、溶液)性质的一种表现.从微观上看，表面张力是因液体表面薄层内分子间的相互作用，它不同于液体内部分子间的相互作用，从而使液体表面层具有一种特殊性质.表面张力是分子力的一种宏观表现，在内聚力的作用下，表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小.在液体表面形成一层弹性薄膜，这样便出现了表面张力.表面张力起源于分子引力，从其作用效果来看，它属一种拉力.表面张力的表现由于表面张力向内收缩的拉力，使得水滴呈现圆状液体能否浸润固体，与其表面张力有关.表面张力系数小者，几乎能浸润一切固体;水的表面张力系数较大.它只能浸润某些固体.汞的表面张力系数更大，则仅能浸润某些金属.表面张力系数是表征表面张力大小的物理量，是讨论液体表面现象、了解液体性质的重要物理参量.它与温度、压强、密度、纯度、气相或液相组成以及液体种类等有关，通常，密度小、容易蒸发的液体其表面张力系数较小.液氢、液氦的表面张力系数很小，汞则很大.如前所述，液体表面层的分子因受到指向液体内部的拉力——分子引力的作用.表面层分子总要尽可能地向液体内部钻.这样一来，宏观上整个液面就会处在一种张紧的状态，表面上出现张力，即和液体表面共面且相切的表面张力.分子引力、表面张力的联系可用下面的事例说明类比：一直位于水平面上的小车，通过一个定滑轮在垂直向下的拉力作用下，该车上便会有一沿水平方向的力.分子引力和表面张力的关系是：前者为因，后者为果。
表面张力分子示意图表面张力的示意图表面张力与温度的关系表面张力一般随温度升高而减小，因为温度升高，分子热运动加剧，液体分子之间距离增大.相互吸引力将减小，所以表面张力要相应地减小.到达临界温度(物质以液态形态出现的最高温度)时，表面张力减小到零.通常表面张力和温度的关系成一直线;也有的表面张力虽随温度增加而减小，但不是直线关系;有的二者关系则更复杂.表1是不同温度下水的表面张力系数值.从不同的角度分析表面张力从力的角度分析：由于液体表面层分子显著地受到液体内部分子引力的作用(这其间也存在着分子斥力，只是分子引力占了优势).表面层外气体或其它液体分子的作用很小.于是，表面层内分子受力上、下不均，所以表面层分子仅受到了一指向液体内部的合引力，这一引力导致了表面层分子有向液体内部运动的趋势，宏观上便表现出液体表面具有自动收缩的趋势.众所周知，表面张力及其形成和分子引力有着密切的关系.那么，与液面共面相切的宏观力——表面张力，和垂直液面指向液体内部的微观力——分子引力合力，二者的联系如何理解?从能量的角度分析：由于液体表面层内出现了一个指向液体内部、自液面而下逐渐增强的分子引力场.液体分子由液体内部进入分子引力场，需要外力做功，其分子势能将增大(类似重力场中举起重物)，而液体分子由表面进入液体内部，其势能会减小(类似重力场中下落物体).因任何物体的势能总有减小的倾向，以便使其稳定(势能最小原理)，所以表面层的分子总想进入液体内部以获得“安稳”，从而使表面层分子的总势能尽可能减小.这一趋势宏观上使表面积趋于减小，即液面具有自动收缩的趋势.如何测量表面张力表面张力变化曲线表面张力变化曲线根据测量方法的不同，表面张力的测量方法可以分为拉板法、拉环法、悬滴法、最大气泡压力法等多种不同的测量方法。
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